玻璃纤维增强复合材料被广泛应用于航天、 航空及其他军民各领域, 它在制备和使用过程中通常会出现多个缺陷。 太赫兹时域光谱成像技术有望成为玻璃纤维增强复合材料无损检测的有力补充手段。 在太赫兹时域光谱成像过程中, 可以选取时域或频域波形中的不同参数来进行成像。 对于不同的缺陷, 能够有效地对其进行检测的参数是不一样的。 采用基于小波分解的图像融合方法将多幅不同参数获取的太赫兹反射图像结合起来, 得到一幅包含所有缺陷信息的新图像。 研究表明, 基于小波分解的图像融合方法在太赫兹无损检测中的应用, 能够获取单一参数成像无法检测的缺陷信息, 为复合材料太赫兹图像后期处理提供了新的技术方法。

研究太赫兹时域光谱(Terahertz Time-domain Spectroscopy, THz-TDS)技术和红外光谱技术用于硫酸软骨素掺假鉴定的可行性. 将六偏磷酸钠混入鲨鱼硫酸软骨素中的样品作为掺假研究对象, 利用上述两种技术对样品进行对比研究. 研究发现, THz光谱和红外光谱谱图中六偏磷酸钠标样、鲨鱼硫酸软骨素标样与掺假(混合)样品谱线均表现出较明显的差异, 可用于鉴别鲨鱼硫酸软骨素的六偏磷酸钠掺假. 实验结果表明, 此两种技术能够鉴别的六偏磷酸钠: 鲨鱼硫酸软骨素最低质量比分别为1: 15和1: 1, THz-TDS表现出较为灵敏的检测性能; 综合考虑, THz-TDS技术可以比较好的用于鲨鱼硫酸软骨素的六偏磷酸钠掺假检测. 本工作为发展一种基于THz-TDS技术的准确、快速和无损鉴别鲨鱼硫酸软骨素掺假的新型光谱技术奠定了前期实验基础.

骨关节炎是主要由软骨组织损伤与退化引起的常见关节疾病, 是影响人类健康的重大疾病之一, 对于关节软骨组织早期病变的检测可以大大提高疾病的治愈率, 然而相关的临床诊断技术尚未发现。 近年来, 太赫兹技术在医学领域日益受到关注。 与传统方法相比, 太赫兹辐射能量低, 不会产生电离辐射, 可高灵敏、 无损伤地对生物组织进行成像检测, 因此在关节软骨诊断方面具有较大的应用潜力。 本文简要介绍了关节软骨的生理与病理情况以及目前关节软骨检测的主要方法, 重点总结了太赫兹技术应用于关节软骨检测方面的相关研究工作, 分别包括对动物与人类关节软骨的检测, 探讨了太赫兹技术在关节软骨检测中所面临的挑战与未来研究展望。

环氧树脂是纤维增强复合材料加工中的一种重要的胶粘剂, 太赫兹时域光谱技术已成为纤维增强复合材料无损检测的有力补充手段。 固化温度是环氧树脂的重要参数之一, 不同的固化温度会影响环氧树脂胶的性能, 因此采用太赫兹时域光谱技术分别对室温和高温下固化的环氧树脂胶的太赫兹透射光谱特性进行了系统研究, 计算得到了不同温度下固化的环氧树脂胶的折射率和吸收系数, 并进行了对比分析。 研究表明, 由于室温下固化的环氧树脂样本基本没有气泡, 而高温下固化的样本存在微量气泡, 气泡的存在降低了样品的密度, 因此室温下固化的环氧树脂胶样品的折射率和吸收系数均大于高温下固化的样品。 在同种固化条件下制备的不同样品间折射率差别较小, 同时, 室温下固化不同样品间的吸收系数差别亦较小, 但高温下固化样品间的吸收系数在0.6～1.5 THz差别逐渐变大, 这主要是因为高温下制备的不同样本间的气泡分布不均匀, 即密度分布存在差异。 室温和高温下固化样品的吸收系数在整体上均随着频率的增加而增加, 并且没有明显的吸收峰。 此外, 由于法布里-珀罗干涉效应的存在, 导致有些厚环氧树脂样本的能量透过率在共振峰处要远大于薄样本。 该研究对纤维增强复合材料的太赫兹无损检测具有重要的研究意义。

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱技术及散射式的扫描近场太赫兹光谱技术.这三种散射式的扫描近场光学显微技术在实现方式上有所不同,在近场指纹识别方面可以相互补充.该综述主要对三种近场超空间分辨指纹光谱技术的特点进行了深入地分析和比较,并且对这三种技术的研究现状及应用进行了总结.

聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide, PMI)泡沫复合材料具有众多优良特性, 被广泛应用于航天航空、 **、 船舶、 汽车及高速列车等各个领域。 而作为新型的夹层结构材料, 其太赫兹(Terahertz, THz)波段的性能检测尚未见报道。 基于THz时域光谱分析方法, 对国内外两种型号的PMI泡沫复合材料在太赫兹波段透射及反射的实验获得的时域波形、 功率密度谱进行了分析比较, 基于MATALB编程、 Origin8.0数据处理, 应用时域、 频域方法计算分析了不同厚度的德固赛(型号: Rohacell WF71)、 美沃科技发展有限公司生产的(型号: SP1D80-P-30) PMI泡沫复合材料的透射率(传输函数)、 吸收率、 反射率以及折射率等光学参数。 研究结果表明: 通过对比空气、 氮气中的不同测量结果, 解释了湿度对测量结果的影响。 PMI泡沫复合材料的折射率为1.05左右, 功率谱的衰减是由于测试平台本身信号较弱、 样品较厚且PMI泡沫的内部微结构的散射, 造成THz波在>0.6 THz波段表现出明显的衰减。 该结论为THz波段在PMI泡沫复合材料方面的应用提供了理论依据, 同时也为太赫兹无损探伤(non-destructive testing, NDT)技术在PMI泡沫复合材料方面的应用做了一个良好的铺垫。

利用太赫兹时域光谱成像技术检测了内含缺陷的玻璃纤维与碳纤维增强复合材料，获得了材料内部缺陷的太赫兹透射图像，从而实现对复合材料样本的无损检测。实验结果表明，太赫兹透射成像技术可检测出多层玻璃纤维复合材料的层间缺陷。但该技术对于碳纤维复合材料中缺陷的检测能力有限，主要是因为碳纤维具有导电特性，导致太赫兹信号对其穿透能力有限。通过对成像模式的调节，太赫兹无损检测技术可对碳纤维材料内部深度约为0.2 mm、宽度为10 mm的缺陷进行成像检测。这为发展准确、灵敏、高效的纤维增强复合材料太赫兹无损检测技术提供了基础实验数据。

分析了传统神经网络非均匀性校正算法在空域处理过程中产生目标退化的原因, 在总结基于边缘指导的神经网络校正算法(ED-NN-NUC)与一点定标和神经网络结合的校正算法的基础上, 提出了新的组合校正算法.新算法包含预校正、粗校正和精校正三个处理模块, 利用含有弱小目标的实际红外图像进行了实验验证.结果表明, 新算法能有效地抑止目标退化, 并在运算速度上比ED-NN-NUC有一定的提高.

实现红外焦平面阵列非均匀性自适应校正是高级红外探测系统追求的重要目标,对提高红外探测系统的空间分辨率、温度分辨率、探测距离以及辐射量的正确度量具有重要意义.归纳总结了国内外关于凝视红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法的部分研究工作及其进展,比较了典型自适应算法的性能和适用条件,为进一步开展红外焦平面阵列非均匀性自适应校正研究提供参考意见.

为了研究并掌握场景中目标的红外图像变化规律,提高自动目标识别系统的可靠性和稳定性,对实际采集得到的地面场景典型气象条件下一天24 h的长波红外图像进行分析,研究了不同地物类型对应的红外图像典型统计特征随时间和气象条件变化的规律.研究结果表明,图像各区域亮度的日时变化表现为近似余弦的变化规律,标准差和熵特征表现为单峰的变化规律,并且,各区域由于亮度变化不一致而存在对比度反转的现象.